案例分析|電脫鹽裝置污水含油量超標原因分析及解決措施



北極星水處理網訊:洛陽石化分公司原油電脫鹽裝置設計為2路3級交流電脫鹽,每臺罐上裝有3臺全阻抗變壓器,罐內設3層水平極板,中間極板接電,上下層極板接地。電脫鹽罐污水匯總后經過換熱器換熱,進入下游裝置。

1 裝置加工原油的性質

洛陽石化分公司加工的原油由多種組分混合而成,對工藝生產造成一定的難度。2016年1、2月,原油種類變化較大,見表1。

由表1可見,隨著原油種類的變化,加工量的波動較大,對煉油加工造成困難,致使電脫鹽污水含油量超標,2016年2月9日達到357 mg/L(指標要求含油量應不大于100 mg/L)。為此進行工藝調整,最終電脫鹽污水含油量達到合格要求。由于在2月份閃蒸系統加工塔河原油,種類及加工量沒有變化,其性質穩定,因此該月主要針對主流程系統進行優化。在1、2月份加工原油種類變化最大的為長慶原油、阿布扎庫穆原油及罕戈原油。這3種原油的主要性質見表2。

由表2可知,長慶原油的特點是密度低、粘度小、重金屬含量低,屬輕質低硫石蠟基原油;罕戈原油歸屬含硫中間基原油;阿布扎庫穆原油的密度較小,鎳、釩含量較高,屬于中間基原油。

2 電脫鹽機理

95%原油屬于穩定的油包水型乳化液,原油中的環烷酸、瀝青質、膠質等天然的乳化劑向油水界面移動并引起油相表面張力降低,從而使該體系穩定,隨著時間的延長及輸送過程中條件的影響,促使油水界面處的乳化膜變厚,增加了乳化液的穩定性,這就加大了電脫鹽的難度。為了破壞這種穩定的乳化液通常需要依靠化學物質、電場以及重力多種因素的作用,最終使水滴聚結、沉降,達到油水分離的目的。

原油和水的密度差是沉降分離的推動力,而分散介質的粘度則是阻力。油和水互不相溶的液體的沉降分離,符合球形粒子在靜止流體中自由沉降的斯托克斯定律。重力沉降是分離油水的基本方法,原油中的含鹽水滴與油的密度不同,可以通過加熱、靜置使之沉降分離。

3 電脫鹽超標原因分析

3.1 密度的影響:罕戈原油密度較大,長慶原油與阿布扎庫穆原油密度相當。水在20 ℃時密度為998.2 kg˙m-3,由該3種原油比較可知,油水密度差在2016年2月份變小。長慶原油與罕戈原油粘度都比阿布扎庫穆原油高。原油和水兩相的密度差是沉降分離的推動力,而分散介質的粘度則是阻力。水滴在油中的沉降速度遵循Stokes 定律,見(1)式:u=(d2×△r×g)(/ 18×r×ρ 油) (1)式中u—沉降速度,m/s;d—水滴直徑,m;△r—油水比重差;r—原油粘度,m2/s;g—當地的重力加速度,m/s2,ρ 油—原油密度,kg˙m-3。

從(1)式可知,油水密度差變小,原油粘度變大,降低了水滴在原油中的沉降速度,對電脫鹽操作不利,影響了脫鹽效果。

3.2 原油鹽分組成的影響:由表2中原油氯鹽及金屬含量可知,罕戈原油中鎳含量及釩含量相對較高。金屬含量變大,很容易破壞催化劑及破乳劑的性能,增加電脫鹽乳化程度,易導致電脫鹽變壓器運行情況變差,降低電脫鹽效果。并且乳化程度增加,需降低油水界位操作,增加了電脫鹽污水含油量。

3.3 電脫鹽操作工藝參數的影響

3.3.1 破乳劑與助劑的選擇:破乳劑的作用是破壞油水界面乳化膜,減小水滴聚結阻力,加快油水分離速度。為了適應不同性狀的原油,洛陽石化分公司在原油性狀發生較大變化時,提前篩選破乳劑。2016年2月主流程用破乳劑為洛陽市華工實業公司制造的FC9300破乳劑。而當前電脫鹽污水含油量超標說明目前使用的破乳劑的破乳性能可能較差,考慮篩選更為高效的新型油溶性破乳劑。針對原油金屬含量高的特點,可以輔助添加脫金屬助劑,提高電脫鹽效果。

3.3.2 電脫鹽溫度:溫度是影響原油電脫鹽的重要因素,溫度升高,原油粘度降低,油水密度差增加,油水界面張力減弱,熱運動加快,乳化水滴碰撞機會增加,促進了水滴聚結沉降。但是脫鹽溫度升高,也會帶來負面效應,由于油水界面減小,導致電分散加劇,電耗增加。對于水溶性破乳劑,在達到濁點溫度時,破乳作用急劇下降。




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